Pobierz opis

Konrad Pietrykowski
[email protected]
Politechnika Lubelska
Wydział Mechaniczny
Badania procesu tworzenia mieszanki w silniku gwiazdowym
Zakres pracy naukowej autora wniosku skupia się wokół tematyki silników gwiazdowych.
Celem prowadzonych prac jest rozwiązanie podstawowych problemów związanych z eksploatacją
tych silników.
Silniki gwiazdowe stosowane są w lotnictwie od jego początków. Mimo ciągłego rozwoju
napędów odrzutowych oraz turbinowych silniki tłokowe nadal stanowią istotną grupę napędów
samolotów. Jednym z głównych problemów tych silników jest nierównomierność pracy
poszczególnych cylindrów. Wpływa na to układ cylindrów, skutkiem którego poszczególne cylindry
otrzymują mieszankę paliwowo – powietrzną o różnym składzie. Jedną z przyczyn jest działanie
grawitacji na krople i film paliwowy. Nierównomierność zasilania zwiększa się w nieustalonych
stanach pracy silnika. Rozwiązaniem problemu nierównomierności jest wprowadzenie w miejsce
gaźnika elektronicznego układu wtryskowego oraz zróżnicowanie wtrysku paliwa w poszczególnych
cylindrach.
W dostępnej literaturze naukowej występuje niedostatek prac dotyczących sterowania
silnikami gwiazdowymi. Obecnie na świecie produkowane są układy wtrysku benzyny do silników
gwiazdowych, jednak są to głównie systemy wtrysku mechanicznego. Materiały przemysłowe
dotyczące układów elektronicznego wtrysku paliwa do takich silników mają charakter informacji
technicznych bez szczegółowej analizy algorytmów sterujących. Dostępne są jedynie informacje od
użytkowników i producentów układów wtryskowych o poprawie osiągów silników po zastosowaniu
wtrysku paliwa.
Analiza procesu tworzenia mieszanki w silniku gwiazdowym powinna być wykonana poprzez
wykonanie badań stanowiskowych mających na celu określenie wpływu położenia cylindrów na
proces tworzenia mieszanki oraz badań modelowych (symulacyjnych) wykorzystujących technikę
CFD (Computational Fluid Dynamics) pozwalających na szczegółowe wyjaśnienie obserwowanych
zależności.
W celu przeprowadzenia analizy wyżej opisanych zjawisk autor wniosku zaproponował
następujący zakres prac:
• identyfikacja modelu w oparciu o wyniki badań doświadczalnych,
• opracowanie modelu matematycznego w programie STAR-CD,
• wykonanie badań symulacyjnych modelu silnika gwiazdowego,
• weryfikacja modelu,
analiza otrzymanych wyników.
Efektem bezpośrednio związanym z wynikami pracy doktorskiej będzie:
a) Wdrożenie do produkcji systemu zasilania wtryskowego silnika lotniczego ASz-62IR
(nowoczesne technologie w przemyśle),
b) Zmniejszenie zużycia paliwa, a przez to zmniejszenie emisji CO2 przez silniki samolotowe na
poziomie 18 % (ochrona środowiska – techniki energooszczędne).
Uzyskane zmniejszenie nierównomierności i niepowtarzalności procesu roboczego wydłuży
resurs silnika lotniczego oraz zmniejszy zagrożenie przekroczenia granic obciążenia cieplnego.
Bezpośrednim efektem pracy doktorskiej będzie również powstanie firmy zajmującej się
produkcją elektronicznych systemów sterowania silnikiem lotniczym.
Szczegółowa analiza procesu roboczego, zwłaszcza procesu zasilania silnika lotniczego,
ułatwi wdrożenie następnych systemów spalania paliw alternatywnych w silniku lotniczym. Do paliw
tych zaliczono alkohol etylowy oraz benzynę samochodową. Wdrożenie takich systemów spalania
spowoduje dalsze zmniejszenie kosztów eksploatacji oraz przyczyni się do rozwoju rynku
producentów alkoholu etylowego w tym producentów z regionu lubelskiego.
Uzyskane efekty pracy doktorskiej przybliżą powstanie w Województwie Lubelskim Centrum
Badawczego Paliw i Napędów Alternatywnych w tym paliw i napędów lotniczych.
Przedstawione rozwiązanie elektronicznego systemu zasilania wtryskiem paliwa do silnika
lotniczego charakteryzuje się wysokim poziomem innowacyjności (mikroprocesorowe systemy
sterujące, nowoczesne systemy hydrauliczne, rozwój technologii materiałowych i konstrukcyjnych w
lotnictwie).
Zainteresowanie silnikiem lotniczym zasilanym paliwami alternatywnymi wyraziły Polskie
Zakłady Lotnicze Sp. z o. o., które produkują samolot M18 „Dromader”, a także obecni użytkownicy
samolotu (przystosowanie samolotu do tańszego paliwa).
Realizacja projektu wpłynie na rozwiązanie problemu konieczności stałej modernizacji i
uatrakcyjniania posiadanej oferty rynkowej. Wprowadzenie nowego wyrobu opracowanego jako
odpowiedź na zapotrzebowanie rynkowe przyczyni się do wzrostu sprzedaży, przyrostu zysku, a tym
samym wzrostu konkurencyjności i rozwoju firmy – dotyczy to zarówno wnioskodawców, jak i
kooperantów oraz ich poddostawców, których produkcja i funkcjonowanie w znacznej mierze są od
siebie uzależnione. Region lubelski jest aktywnym uczestnikiem Doliny Lotniczej. Niniejsza praca
wpisuje się w priorytety rozwoju projektów związanych z Doliną Lotniczą.